福州西部內(nèi)陸滑坡災(zāi)害與降雨相關(guān)性分析

謝建芳 溫康明 徐小瑩 莊馨涵

摘要 地形、巖性、構(gòu)造、降雨等都是引發(fā)滑坡災(zāi)害的主要因子。分析了福州西部內(nèi)陸永泰縣和閩清縣滑坡災(zāi)害時空分布特征；從氣象學(xué)中降雨因子角度，基于統(tǒng)計學(xué)基本原理，運用SPSS 16.0軟件的相關(guān)性分析方法分析滑坡災(zāi)害和前期累計降水、短時強降水的相關(guān)關(guān)系，為福州西部內(nèi)陸滑坡災(zāi)害預(yù)警研究提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞 滑坡；分布特征；日雨量；短時強降水；相關(guān)性

中圖分類號：P456 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：2095–3305（2023）09–0-03

永泰縣和閩清縣為福州內(nèi)陸山區(qū)，縣境內(nèi)地勢險峻，地質(zhì)環(huán)境條件復(fù)雜，人類工程活動強烈且集中，多地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，嚴(yán)重影響當(dāng)?shù)厝嗣袢罕娚拓敭a(chǎn)安全?？h內(nèi)農(nóng)村建房以削坡建房為主，地點分散，具有點多、面廣、規(guī)模小、危害性大的特點，風(fēng)險防控形勢嚴(yán)峻，需建立健全地質(zhì)災(zāi)害群測群防體系，提高預(yù)警預(yù)報準(zhǔn)確率。

我國關(guān)于降雨型滑坡災(zāi)害的研究，近年來取得一定的進(jìn)展。謝劍明[1]分析降雨對滑坡災(zāi)害的作用規(guī)律；段順榮等[2]基于GIS和層次分析法的青海甘德縣地質(zhì)災(zāi)害危險性評價；李嘉靖等[3]基于機器學(xué)習(xí)模型，對福建省福州地區(qū)的滑坡進(jìn)行易發(fā)性評價?，F(xiàn)有的文獻(xiàn)主要從地質(zhì)地貌角度進(jìn)行分析，分析尺度較大，多數(shù)以省、市為單位，較小尺度的研究少。地震、地形、地貌、降雨是造成地質(zhì)災(zāi)害的動力因子。主要從氣象學(xué)角度對福州地區(qū)西部內(nèi)陸降雨型滑坡進(jìn)行研究，分析累計降雨和短時強降水對滑坡災(zāi)害的貢獻(xiàn)，彌補現(xiàn)有研究的不足，為福州西部內(nèi)陸滑坡災(zāi)害預(yù)警研究提供理論依據(jù)。

1 資料來源與處理

選取永泰縣和閩清縣1992—2021年逐日、逐時降雨數(shù)據(jù)，滑坡災(zāi)害點數(shù)據(jù)來源于永泰縣和閩清縣自然資源與規(guī)劃局2022年提供的《地質(zhì)災(zāi)害防治方案》。

2 研究區(qū)概況

永泰縣地處福州市西南部，閩清縣南部，屬浙閩粵火山活動帶閩東火山活動亞帶內(nèi)，處于戴云山脈向東延伸之丘陵地帶，為“八山一水一分田”，地勢高峻，層巒疊嶂，大部分地區(qū)海拔在400 m以上，全縣海拔1 000 m以上的山峰有77座，最高山峰為嵩口東湖尖，海拔為1 681.9 m；地勢最低為塘前官烈，海拔僅為10 m。閩清縣位于福州市西北部，永泰縣北部，閩江下游，地處閩中大山帶的戴云山和鷲峰山交接地段，閩江自西而東斜貫過境，境內(nèi)地貌復(fù)雜，山丘密布，四周群山連綿，峰巒疊嶂，千米以上山峰有34座，北部須彌山海拔為1 368 m，為最高峰，整個地勢南北向閩江傾斜，東西向腹部傾斜，境內(nèi)相對高度差為1 348 m。永泰縣和閩清縣地層巖性多樣，地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜，是福建省地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)。兩縣境內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害和房前屋后高陡邊坡數(shù)量多，災(zāi)害點規(guī)模不大、直接危害大，境內(nèi)坡殘積土厚度、強度差異大，發(fā)生災(zāi)害隱蔽性強、突發(fā)特征明顯。

永泰縣和閩清縣受東南季風(fēng)影響。近30年來，永泰縣年平均雨量為1 526.0 mm，每年5—8月降雨最為集中，占全年55.8℅；閩清縣年平均降雨量為1 472.1 mm，5—8月也是降水集中期，占全年53.3℅。近年來，各地極端降水頻發(fā)，加上地形地貌復(fù)雜，導(dǎo)致永泰縣和閩清縣滑坡等地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)，且誘因復(fù)雜。

3 滑坡災(zāi)害點的時間分布特征

3.1 滑坡年變化

滑坡事件逐年分布不均（圖1）：永泰縣1958—2011年變化平穩(wěn)；1992—1995年、1997年、2012—2014年、2018年、2020—2021年有間歇，2016年受臺風(fēng)影響，降水集中，滑坡事件高發(fā)。閩清縣1994年以后才有滑坡事件記錄，1994—2009年滑坡事件變化平穩(wěn)；1995—1997年、2000年、2004年、2010—2015年、2017—2021年有間歇，2016年滑坡事件高發(fā)。

3.2 滑坡月變化

永泰縣和閩清縣滑坡事件主要集中在5—9月。永泰縣滑坡事件7月最多，其次為8月、9月；秋冬季節(jié)滑坡事件極少。閩清縣滑坡最多也在7月，其次是9、5月；秋冬季滑坡事件極少?；率录伦兓c降雨量月際變化趨向一致（圖2）。

3.3 滑坡日變化

滑坡事件逐日分布不均（圖3）：永泰縣和閩清縣滑坡事件日變化略有差異。永泰縣主要在午后到夜里，尤其是午夜；閩清縣滑坡事件白天、夜里均有出現(xiàn)，主要在午夜、上午。

4 滑坡災(zāi)害點的空間分布特征

4.1 坡向的分布特征

永泰縣滑坡災(zāi)害點坡向主要集中在225°～270°、45°～90°、270°～315°，分別占比18.8%、16.7%、14.6%。閩清縣滑坡災(zāi)害點坡向主要集中在270°～315°、90°～135°、315°～360°，分別占比為19.8%、15.5%、14.7%。2個縣均以北坡、東坡居多，這與人類活動、天氣系統(tǒng)移向關(guān)系密切，滑坡主要受人類建房影響，房子大多坐北朝南，因此偏北坡分布點多。除外，也受天氣系統(tǒng)影響，福州市夏季主要是西南面的天氣系統(tǒng)，因此坡向為東的住建房滑坡點也較多。

4.2 坡度的分布特征

坡度是崩塌發(fā)生的重要控制因素，坡度越陡，地表水徑流流速快，對地表沖刷強度大，坡體上巖石易產(chǎn)生裂縫導(dǎo)致失穩(wěn)垮塌。永泰縣滑坡災(zāi)害點最為集中的坡度為8°～25°，其次25°～60°，分別占比為71.3%，28.7%，其余坡度未出現(xiàn)過滑坡。閩清縣滑坡災(zāi)害點最為集中坡度是25°～60°，其次8°～25°，分別占比為69.8%、27.9%，＞60°占比2.3%。

4.3 高程的分布特征

調(diào)查區(qū)主要分為4類典型地貌：山間盆地（＜200 m）、侵蝕剝蝕丘陵（200～500 m）、構(gòu)造侵蝕低山（500～1 000 m）和構(gòu)造侵蝕中山（＞1 000 m）。

高程與地質(zhì)災(zāi)害關(guān)聯(lián)密切，原因是地質(zhì)災(zāi)害多與人類活動關(guān)聯(lián)，過高海拔人類活動極少。永泰縣和閩清縣地質(zhì)災(zāi)害點多集中在500 m以下的丘陵和山間盆地。永泰縣滑坡災(zāi)害點最集中的高程分別為：＜200 m占比19.0%，200～500 m占比52.8%，500～1 000 m占比28.2%，＞1 000 m無。閩清縣滑坡災(zāi)害點最集中的高程分別為：＜200 m占比50.0%，200～500 m占比33.3%，500～1 000 m占比16.7%，＞1 000 m無。綜合坡向和坡度分布特征，永泰縣滑坡災(zāi)害點集中在＜500 m、坡度＜25°的緩坡上。閩清縣滑坡災(zāi)害點主要集中在＜500 m、坡度25°～60°的陡坡上。

5 滑坡與降雨的關(guān)系

5.1 滑坡和降雨的時間分布特征

統(tǒng)計永泰縣和閩清縣1992—2021年平均月降雨量、滑坡次數(shù)。永泰縣和閩清縣降雨量最為集中時段為5—8月，月降雨量極大值出現(xiàn)在6月，5、8、7月次之。

永泰縣累計滑坡災(zāi)害次數(shù)為94次，占全年災(zāi)害總數(shù)的84.7%，滑坡災(zāi)害集中在5—9月，最多的是7月，為28次，8、9月次之。閩清縣累計滑坡災(zāi)害次數(shù)為73次，占全年災(zāi)害總數(shù)的93.6%，滑坡次數(shù)最多的是7月，為53次，9、5月次之。月平均降雨量、滑坡次數(shù)變化趨勢基本一致，證明滑坡與降雨關(guān)系密切（圖4）。

5.2 滑坡與日降雨量的相關(guān)關(guān)系

滑坡災(zāi)害誘發(fā)源自2個方面：當(dāng)日降雨、災(zāi)害發(fā)生前的累計降雨。分析永泰縣滑坡事件與發(fā)生當(dāng)日及前10 d降雨量相關(guān)關(guān)系。采用SPSS 16.0軟件中雙變量分析法，進(jìn)行Pearson相關(guān)系數(shù)解析[4]。規(guī)定數(shù)組一：滑坡事件的發(fā)生；數(shù)組二：滑坡事件前1～10 d的降雨量（R1～R10）?；率录? d的降雨量為R1，滑坡事件前2 d的累計降雨量為R2，滑坡事件前3 d的累計降雨量為R3等。數(shù)組一和數(shù)組二關(guān)聯(lián)程度越高，Pearson系數(shù)越接近正負(fù)1。系數(shù)＞0.7代表關(guān)聯(lián)度高；系數(shù)為0.3～0.7代表關(guān)聯(lián)度弱；系數(shù)＜0.3代表無關(guān)聯(lián)性。通過分析，滑坡事件和不同前期累計降雨量存在強相關(guān)關(guān)系，相關(guān)程度先升后降。永泰縣滑坡事件和累計前5 d降雨量R5相關(guān)系數(shù)最高，峰值為0.789，對滑坡事件貢獻(xiàn)最大。閩清縣滑坡事件和累計前2 d降雨量R1相關(guān)系數(shù)最高，峰值為0.739，對滑坡事件貢獻(xiàn)最大。2個縣由于地質(zhì)地貌不同，前期累計降雨對滑坡災(zāi)害的影響存在差異（表1）。

5.3 滑坡與短時強降雨量的相關(guān)關(guān)系

分析永泰縣滑坡事件與發(fā)生時次前6 h的降雨量相關(guān)關(guān)系。采用SPSS 16.0中雙變量分析法，進(jìn)行Pearson相關(guān)系數(shù)解析。規(guī)定數(shù)組一：滑坡事件的發(fā)生；數(shù)組二：滑坡事件前1～6 h的降雨量（R1～R6）?；率录? h的降雨量為R1，滑坡事件前2 h的累計降雨量為R2，滑坡事件前3 h的累計降雨量為R3等。數(shù)組一和數(shù)組二的線性相關(guān)越強，Pearson相關(guān)系數(shù)就越接近1（線性遞增）或-1（線性遞減）。通過分析，永泰縣滑坡事件與滑坡發(fā)生前的短時強降雨無相關(guān)。閩清縣滑坡事件與滑坡時次發(fā)生前5、6 h的短時強降雨存在弱相關(guān)。可見，對滑坡坡事件貢獻(xiàn)較大的是累計降雨，短時強降雨的促發(fā)貢獻(xiàn)較小，不同縣市存在一定的差異（表2）。

6 結(jié)論

（1）永泰縣1958—2011年變化平穩(wěn)；1992—1995年、1997年、2012—2014年、2018年、2020—2021年有間歇，2016年受臺風(fēng)影響，降水集中，滑坡事件高發(fā)。閩清縣1994—2009年滑坡事件變化平穩(wěn)；1995—1997年、2000年、2004年、2010—2015年、2017—2021年有間歇，2016年滑坡事件高發(fā)。

（2）永泰縣和閩清縣滑坡事件集中在5—9月。永泰縣滑坡事件7月最多，其次是8、9月；秋冬季滑坡事件極少。閩清縣滑坡次數(shù)最多的為7月，其次是9、5月，秋冬季節(jié)滑坡事件極少。這與春夏季降雨量月際變化基本一致，說明滑坡事件和降水存在相關(guān)性。

（3）永泰縣和閩清縣滑坡事件日變化略有差異，永泰縣主要出現(xiàn)在午后到夜間，閩清縣主要在午夜、上午。

（4）滑坡事件與坡向、坡度、高程有關(guān)。坡向主要受滑坡、人類建房影響和天氣系統(tǒng)影響。永泰縣滑坡災(zāi)害點主要集中在＜500 m、坡度＜25°的緩坡上；閩清縣滑坡災(zāi)害點主要集中在＜500 m、25°～60°的陡坡上。

（5）滑坡主要由降雨誘發(fā)。全年降雨集中在5—8月，全年滑坡災(zāi)害集中在5—9月。月降雨量、滑坡次數(shù)兩者變化趨勢趨向一致，證明滑坡與降雨關(guān)系密切。

（6）滑坡事件與前期累計降雨相關(guān)性高?；聻?zāi)害誘發(fā)源，一方面來自當(dāng)日暴雨。另一方面來自災(zāi)害發(fā)生前的累計降雨。大多數(shù)滑坡事件當(dāng)日和前幾天有連續(xù)降雨。通過SPSS 16.0軟件對滑坡和降雨進(jìn)行相關(guān)性分析表明，永泰縣累計前5 d降雨量對滑坡事件貢獻(xiàn)最大。閩清縣前2 d降雨量對滑坡事件貢獻(xiàn)最大。不同縣市由于地質(zhì)地貌不同，前期累計降雨對滑坡災(zāi)害的影響差異明顯。驗證了降雨對滑坡事件影響十分復(fù)雜。

（7）滑坡事件與短時強降水相關(guān)程度低。永泰縣滑坡事件和滑坡發(fā)生前的短時強降雨無相關(guān)。閩清縣滑坡事件和滑坡時次發(fā)生前5、6 h的短時強降雨存在弱相關(guān)?？梢妼缕率录暙I(xiàn)較大的是累計降雨，短時強降雨的促發(fā)因素貢獻(xiàn)較小。

參考文獻(xiàn)

[1] 謝劍明.降雨對滑坡災(zāi)害的作用規(guī)律研究[D].武漢：中國地質(zhì)大學(xué)，2004.

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[4] 朱曉霞，張力，楊樹文.降雨引發(fā)的蘭州黃土滑坡時空規(guī)律分析和臨界降雨量預(yù)測[J].中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報， 2019，30（4）：24-31.

Correlation Analysis of Landslide Disaster and Rainfall in the Western Inland of Fuzhou City

Xie Jian-fang et al（Yongtai Meteo-rological Bureau， Yongtai， Fujian 350700）

Abstract Terrain， lithology， structure， rainfall， and other factors were the main causes of landslide disasters. Analyzed the spatiotemporal distribution characteristics of landslide disasters in Yongtai County and Minqing County， inland areas of western Fuzhou; From the perspective of rainfall factors in meteorology， based on the basic principles of statistics， correlation analysis methods such as SPSS 16.0 are used to explore and analyze the correlation between landslide disasters and accumulated precipitation in the early stage and short-term strong precipitation. Provide theoretical basis for the early warning research of inland landslide disasters in western Fuzhou.

Key words Landslide; Distribution characteristics; Daily rainfall; Short term heavy precipitation; Relevance